建筑物照明节能控制系统设计分析

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【摘要】文章从单位GDP能耗等要求出发，引出为了提高能源的利用效率，通过对常用场所进行照明节能控制设计，分析在使用控制系统以后，与传统照明控制比较，如何在使用过程中二次节能等问题作了初步的探讨和总结。

【关键词】建筑物；照明节能；系统设计

1引言

近年来，伴随着我国经济快速增长，所消耗的能源也随之高速增长。为了有效利用能源，引导生产单位由高能耗的粗放型生产方式向低能耗的集约型生产方式转变，我国提出了能够反映能源消费水平和节能降耗状况的主要指标——单位GDP能耗。单位GDP能耗又叫万元GDP能耗，就是每产生万元GDP（国内生产总值）所消耗的能源，单位GDP能耗的单位是：万吨标准煤/亿元。通过万元GDP能耗的增加或者减少，就可以直接反映出能源是否得到有效利用；通过对比不同行业的万元GDP能耗，就可以判断该行业是否属于高能耗企业。通过对万元GDP能耗指标的考核，引导生产单位更加高效的利用能源。为了提高能源的利用效率，除了减少生产设备的能耗指标以外，减少建筑物本身的能耗指标也逐渐被重视起来。其中最直观的就是如何减少照明的能耗指标。从设计角度来讲，这个问题很好解决，只要照明设计标准符合《建筑照明设计标准》GB50034-2013[1]、《工业建筑节能设计统一标准》GB51245-2017[2]、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015[3]等相关规范的建筑物，照明设计都被认定为节能设计。星级节能建筑物的节能要求为照明功率密度限值不超过照明功率密度限值的目标值[1]。设计满足节能要求以后，如何在使用过程中避免能源浪费呢？某些单位提出“人走灯灭”等口号，某些单位安排专人在下班后巡视，发现未关灯处及时关灯。无论采取何种方式，人员管理总是有局限性，可不可以用更好的方法来管理呢？以下，我们将从几个方面介绍一下某建筑物照明节能控制系统设计，以求对以往的设计进行总结。

2办公类场所的照明节能控制

传统办公室，工作人员在上班以后手动打开照明灯具，下班以后手动关闭照明灯具，在整个工作周期，灯具一直处于工作状态。如果出现下班后，工作人员忘记关闭灯具等状况，需要值班人员在巡视过程中去关闭灯具。如果办公室人员在下班以后，锁住办公室大门，值班人员无法进入办公室关闭灯具，灯具将通宵点亮，直到次日工作人员进入办公室才能关闭灯具，造成了不必要的能源浪费。如何通过自动控制方式解决上述问题呢？我们通过某建筑物办公室设计实例来解决上述问题。如图1办公室照明平面所示，根据照度要求，设置靠窗一列6盏灯具，靠门一列6盏灯具。为方便直观理解控制系统，简单将靠窗6盏灯具分为一组、靠门6盏灯具分为一组（共两组）。在入口处设置照明感应开关，当感应到人员活动（包含走动、打电话、喝水、眨眼及身体局部轻微移动等动作，不包含昆虫飞行及爬行等动作）以后，照明灯具自动点亮，既可以做到人来灯亮，又可以避免人员在黑暗中寻找照明开关。当长时间（最长时间为15min，可调节）感应不到人员活动以后，灯具自动熄灭，真正做到人走灯灭。在靠近外窗处吊顶设置照度计，通过照度计感应照度值与正常照度值比较，在阳光充足的时候，自动调减靠近外窗处一组灯具光通量输出值，直至完全关闭靠窗处整组灯具；在阳光不足的时候，自动增加靠近外窗处一组灯具光通量输出值，直至完全开启靠窗处整组灯具。通过照度计控制靠外窗处灯具的光通量输出值，做到在灯具处于点亮状态下的实时节能。除了上述运行状态以外，设置在中午12:30～13:00为午休时间模式（时间可以根据各使用单位具体工作情况设定），控制主机自动发出指令，强制关闭照明灯具。如果工作人员在午休时间需要继续工作，需要人员移动，待感应开关接收到人员活动信号以后，重新点亮灯具。设置在晚上18:15为下班时间模式（时间可以根据各使用单位具体工作情况设定），控制主机自动发出指令，强制关闭照明灯具。如果工作人员在下班以后需要继续工作，只要人员移动，待感应开关接收到人员活动信号以后，重新点亮灯具。通过上述设计，可以解决传统办公室设计中，由于人员操作不当，造成的能源浪费。通过照明控制手段，做到灯具自动开关、自动调节光通量输出，实时节能，并减少巡视人员的工作量。

3卫生间等人员短暂停留场所的照明节能控制

传统卫生间，人员在进入卫生间以后手动打开照明灯具，然后灯具基本上一直处于工作状态。下班后，值班人员在巡视过程中去关闭灯具。如果值班人员忘记关闭灯具，灯具将通宵点亮，直到次日值班人员巡视才能关闭灯具。如何通过自动控制方式解决上述问题呢？我们通过某建筑物卫生间设计实例来解决上述问题。如图2卫生间照明平面所示，根据照度要求，每个小间设置一盏灯具和感应开关。通过对感应开关和灯具进行地址编码，让每个小间内感应开关与本小间内灯具对应，感应开关接收到信号以后，对应灯具点亮。当感应开关感应不到人员活动以后，灯具自动熄灭，真正做到人走灯灭。感应开关和灯具通过地址编码分组，可以按房间进行控制，避免无人员进出房间灯具点亮；同时在人员进入房间自动点亮灯具，人员离开房间以后自动关闭灯具，避免能源浪费。通过上述设计，可以解决传统卫生间设计中，由于人员手动操作，造成灯具无人管理，在整个工作周期中一直处于点亮状态，浪费能源。通过照明控制手段，做到灯具分房间自动开关，实时节能。

4公共走廊（楼梯间）等人员

短暂停留场所的照明节能控制传统走廊，工作人员在上班以后手动打开照明灯具，下班以后手动关闭照明灯具，在整个工作周期，灯具一直处于工作状态。下班后值班人员在巡视过程中也需要点亮灯具。如果巡视人员在巡视工程中，手动点亮灯具，在巡视结束以后，手动关闭灯具，无形中增加了巡视人员的工作量。如何通过自动控制方式解决上述问题呢？我们通过某建筑物公共走廊设计实例来解决上述问题。如图3走廊照明平面所示，根据照度要求，每跨设置2盏灯具，每跨灯具为一组。与卫生间设计相似，通过对感应开关和灯具进行地址编码，让每跨内感应开关与本跨内灯具对应，感应开关接收到信号以后，对应灯具点亮。当感应开关感应不到人员活动以后，灯具自动熄灭，真正做到人走灯灭。感应开关和灯具通过地址编码分组，可以按区域进行控制，避免无人员活动区域灯具大面积点亮；同时在人员进入相关区域自动点亮灯具，人员离开相关区域以后自动关闭灯具，避免能源浪费。通过上述设计，可以解决传统走廊设计中，由于人员手动操作，造成灯具无人管理，在整个工作周期中一直处于点亮状态，浪费能源。通过照明控制手段，做到灯具分区域自动开关，实时节能。楼梯间设计与公共走廊设计类似，不再赘述。

5高大厂房（高大空间）等人员

长期工作场所的照明节能控制传统高大厂房，工作人员在上班以后手动打开照明灯具，下班以后手动关闭照明灯具。在整个工作周期，无论通过屋顶天窗及侧墙高窗补充阳光照度是否满足生产照度要求，灯具一直处于工作状态。下班后值班人员在巡视过程中保留值班照明灯具，关闭正常工作照明灯具。当通过屋顶天窗及侧墙高窗补充阳光照度满足生产照度要求的阶段，灯具依旧工作，是明显的能源浪费。如何通过自动控制方式解决上述问题呢？我们通过某建筑物高大厂房设计实例来解决上述问题，如图4高大厂房照明平面所示。在厂房外部设置照度传感器，实时测量室外照度；在厂房内合适地点设置照度传感器，实时测量厂房内不利点照度值，与正常设计此地点照度值做比较。当室外阳光充足，通过屋顶天窗及侧墙高窗补充阳光照度能够满足生产照度要求，室内不利点照度值通过比较，确认关闭照明灯具能够满足生产要求，发出指令关闭照明灯具。当室外阳光不足，室内照度值低于工作照度要求时，厂房内照度传感器测量厂房内不利点照度值发出指令，在工作时间段可以自动点亮灯具，在加班时间段通过手动方式点亮照明灯具。通过上述设计，可以解决高大厂房（高大空间）传统设计中，由于人员手动操作，造成灯具无人管理，在整个工作周期中一直处于点亮状态，浪费能源。通过照明控制手段，做到在室外天气晴好的时候，自动关闭照明灯具，有效的避免了能源浪费。通过这种设计，能够避免亮天点灯的情况发生，有效的节约能源。此种设计在冬季节能效果更加突出，冬季日出比较晚，在上班时工作人员习惯性打开全部照明灯具。由上午十时左右至下午三时左右阳光充足的阶段，灯具依旧处于点亮状态，能源严重浪费。夏季情况比较好，由于日出比较早，除阴天下雨等天气以外，工作人员进入厂房后基本不开灯，浪费情况相对冬季来讲，要明显减少一些。通过各种场所照明控制设计，我们就可以组成某建筑物的照明控制系统。某建筑物整体照明控制系统如图5照明配电系统所示。

6结语

近年来，随着照明控制系统的推广与应用，建筑物的照明控制可由照明控制系统编程实现，通过程序编制，将不同使用场所的灯具自动开关，以减少人工操作的复杂性及防止误操作。通过照明节能控制系统，达到使用过程中的照明节能，做到使用中二次节能，使能源利用更加高效。所以，良好的照明节能控制在照明使用过程中占有更加重要的地位。

参考文献

[1]GB50034-2013.建筑照明设计标准[S].

[2]GB51245-2017.工业建筑节能设计统一标准[S].

[3]GB50189-2015）.公共建筑节能设计标准[S].

作者：郑大宇 单位：中国航空规划设计研究总院有限公司